CC – высоковольтные конденсаторы связи

Основное назначение измерительных конденсаторов связи марки «CC» (Coupling Capacitor) – регистрация частичных разрядов в высоковольтных цепях. Конденсаторы связи марки «CC» монтируются рядом с контролируемым оборудованием и являются единственным типом датчиков, которые непосредственно и гальванически подключаются к высоковольтным цепям.

Высоковольтный измерительный конденсатор связи представляет собой набор достаточно большого количества последовательно включенных конденсаторов, что необходимо для получения высокого рабочего напряжения. Обычно такой интегральный конденсатор является верхним плечом емкостного делителя напряжения. Нижнее плечо измерительного делителя может быть смонтировано непосредственно внутри конденсатора связи, а чаще всего является внешним дополнительным элементом. Иногда в качестве нижнего плеча делителя напряжения могут быть использованы входные цепи измерительного прибора.

Величина выходного напряжения измерительного конденсатора связи не зависит от частоты регистрируемых импульсов, если и в нижнее плечо высоковольтного делителя также включается конденсатор. Если в качестве нижнего плеча высоковольтного делителя используется активное сопротивление, то выходное напряжение с такого «емкостно – активного» делителя станет частотно зависимым: оно будет возрастать с увеличением частоты регистрируемых импульсов.

Если же в нижнем плече делителя напряжения с измерительным конденсатором связи использовать индуктивность, то выходное напряжение такого делителя будет еще более сильно возрастать с увеличением частоты регистрируемого сигнала, чем при использовании для этих целей активного сопротивления. При использовании в качестве второго плеча делителя R или L существует вероятность повреждения измерительной аппаратуры от воздействия высокочастотных перенапряжений. Это накладывает повышенные требования к системам защиты этих датчиков.

Надежность работы измерительного конденсатора связи во многом зависит от качества и стабильности диэлектрика используемых элементарных конденсаторов, к качеству которого предъявляются жесткие требования по стойкости во всех режимах работы. Критическими, с точки зрения обеспечения надежности работы конденсатора, являются не рабочие режимы, а анормальные режимы, когда на него происходит воздействие высокочастотных импульсных перенапряжений, и испытательные режимы, во время которых к конденсатору прикладываются повышенные переменные или постоянные напряжения.

Вторым параметром, влияющим на надежность работы конденсатора связи, является длина поверхностных путей утечки, величина которого является критическим параметром для работы всех высоковольтных изоляторов.

Требования к установке и подключению измерительного конденсатора связи:

Внутри измерительного конденсатора связи обычно отсутствуют встроенные элементы защиты, что делается для обеспечения универсальности его практического применения. По этой причине при проведении измерений частичных разрядов с использованием таких датчиков, подключенных к высокому напряжению, необходимо обязательно соблюдать ряд условий, предназначенных для обеспечения надежной работы и безопасности персонала:

• «Нижний» вывод конденсатора связи должен быть надежно закреплен на металлическом заземленном основании, или же надежно заземлен проводником необходимого сечения (не менее 2,5 мм2). Вся цепь заземления конденсатора связи должна легко визуально контролироваться.
• Подключение конденсатора связи к высоковольтным цепям должно производиться проводником сечением не менее 20 мм2, что делается для максимального снижения уровня паразитных коронных разрядов. Наличие и тип внешней изоляции этого соединительного проводника определяются условиями его прокладки внутри контролируемого оборудования.
• На входе измерительного прибора, к которому подключается конденсатор связи, обязательно должны быть предусмотрены надежные средства защиты от мощных высокочастотных высоковольтных импульсов, желательно дублированные. Такие опасные импульсы могут возникнуть в контролируемом высоковольтном оборудовании при коммутационных процессах, или же могут быть наведены в оборудование извне.

Измерительные конденсаторы связи различных марок могут быть использованы для регистрации частичных разрядов:

• в электрических генераторах, электродвигателях;
• в высоковольтных выключателях;
• в ячейках КРУ и подходящих к ним кабельных линиях;
• в силовых трансформаторах на стороне НН (6 ÷ 35 кВ).

Наиболее важными параметрами измерительного конденсатора связи являются:

• номинальное рабочее напряжение;
• испытательное напряжение и условия его приложения;
• величина емкости конденсатора;
• тип диэлектрика, определяющий температурный диапазон работы конденсатора.

Наиболее важные сравнительные характеристики конденсаторов связи различного типа, производимых фирмой «DIMRUS», и область их предпочтительного применения приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики конденсаторов связи «CC»

Общие рекомендации для выбора измерительных конденсаторов связи

• Конденсаторы связи марки CC-XX/M имеют «стандартную» емкость 80 пф. Они изготавливаются с использованием высококачественного слюдяного диэлектрика и применяются, в основном, для регистрации частичных разрядов в изоляции статоров высоковольтных электрических машин различного типа.
• Конденсаторы связи марки CC-XX/H благодаря повышенной емкости, имеют более высокую чувствительность к регистрируемым частичным разрядам. Конденсаторы связи этой марки испытываются повышенным напряжением нормированного уровня и имеют универсальное применение.

Конденсаторы связи марки «CC-XX/M»

Измерительные конденсаторы связи марки «CC-XX/M» (Coupling Capacitor, рабочее напряжение XX кВ, Motor type), предназначены для использования в системах регистрации и анализа частичных разрядов в обмотках статоров мощных высоковольтных электрических моторов и генераторов, а также на шинах КРУ среднего класса напряжений.

Конденсаторы связи марки «CC-XX/M» имеют две отличительные конструктивные особенности:

• Встроенный внутрь конденсатор выполнен в виде моноблока на основе прокладок из высококачественного слюдяного диэлектрика и расширительных металлических прокладок, залитого в общий объем конденсатора с закладной арматурой общим эпоксидным компаундом.
• Емкость конденсатора связи равняется 80 пФ, так как именно это значение достаточно долго принималось как некий стандарт для систем измерения частичных разрядов в обмотках крупных электрических машин.

Достоинствами конденсаторов связи «CC-XX/M» со слюдяным диэлектриком являются высокая стабильность их параметров, повышенная стойкость к возникновению внутренних частичных разрядов в слюдяном диэлектрике. Использование высококачественной слюдяной изоляции позволяет значительно расширить температурный диапазон использования измерительных конденсаторов связи марки «CC-XX/M».

Наряду с наличием очевидных достоинств, измерительные конденсаторы связи марки «CC-XX/M» со слюдяной изоляцией обладают существенными конструктивными и эксплуатационными недостатками, основными из которых являются:

• Невозможность проведения испытаний высоковольтной изоляции контролируемого оборудования (с подключенными конденсаторами связи) повышенным постоянным напряжением. Такие испытания, в силу конструктивных особенностей конденсаторов, могут привести к пробою изоляции конденсатора.
• Сравнительно низкая емкость слюдяных конденсаторов, всего 80 пФ, обусловленная конструктивными особенностями использования слюдяной изоляции. Это существенно ограничивает возможности применения таких конденсаторов в некоторых практических приложениях систем регистрации частичных разрядов.
• Высокая стоимость конденсаторов со слюдяным диэлектриком, так как месторождения качественной слюды располагаются только в Индии.

Несоответствие габаритных размеров конденсаторов связи на основе слюдяного диэлектрика стандартным опорным изоляторам соответствующих классов напряжения, что ограничивает возможности их практического применения.

Основные параметры конденсаторов связи «CC-XX/M» со слюдяным диэлектриком приведены в таблице 3. Как уже указывалось выше, такие конденсаторы связи чаще всего используются для регистрации частичных разрядов в обмотках статоров высоковольтных электрических машин, так как работают в расширенном температурном диапазоне.

Таблица 3. Характеристики конденсаторов связи «CC-XX/M»

Монтаж конденсаторов связи марки «CC-XX/M» внутри высоковольтного оборудования обычно осуществляется с использованием дополнительного переходного основания, в котором располагаются все элементы защиты входных цепей измерительного прибора от импульсных перенапряжений и обычно «второе плечо» емкостного измерительного делителя напряжения.

Конденсаторы связи марки CC-XX/H повышенной емкости

Конденсаторы связи марки «CC-XX/H» (Coupling Capacitor, рабочее напряжение 12, 24 или 36 кВ), предназначены для регистрации частичных разрядов в высоковольтных шинах КРУ с напряжением 6 ÷ 35 кВ, в обмотках статоров крупных электрических машин, электродвигателей и генераторов, а также для других типов высоковольтного оборудования.

Отличительным параметром конденсаторов связи марки CC-XX/H является повышенная внутренняя емкость, значительно превышающая емкость конденсаторов связи марки CC-XX/M.

Это является достоинством для конденсаторов связи, так как благодаря этому значительно повышается реальная чувствительность систем регистрации и анализа частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования.

Вторым достоинством использования конденсаторов связи повышенной емкости является то, что при проведении регистрации импульсов частичных разрядов существенно снижается вредное влияние высокочастотных помех, которые наводятся на сигнальные кабели и входные цепи измерительных приборов.

Таблица 4. Характеристики конденсаторов связи «CC-XX/H»

Скачать документацию по конденсаторам связи «CC»

Похожие материалы:

• IDR-10 – реле контроля состояния изоляции КРУ, генераторов, высоковольтных электродвигателей и кабельных линий
• DB-2 – датчики для регистрации токов проводимости и ЧР в высоковольтных вводах
• Статья: Измерение частичных разрядов в изоляции статоров высоковольтных электрических машин